InnoDB数据存储结构概述:行格式

我们平时的数据以行为单位来向表中插入数据，这些记录在磁盘上的存放方式也被称为行格式或者记录格式。InnoDB存储引擎设计了4种不同类型的行格式，分别是Compact、Redundant、Dynamic和Compressed`行格式。

1. 查看MySQL的默认行格式：

SELECT @@innodb_default_row_format;

查看具体表的行格式：

show tables status like '表名'\G;

2. 指定行格式语法

在创建或修改表的语句中指定行格式：

CREATE TABLE表名（列的信息）ROW_FORMAT=行格式名称
ALTER TABLE表名ROW FORMAT=行格式名称

举例：

CREATE TABLE record_test_table
->col1 VARCHAR(8),
->col2 VARCHAR(8)NOT NULL,col3 CHAR(8),col4 VARCHAR(8)
->CHARSET=ascii ROW_FORMAT=COMPACT;
Query OK,0 rows affected(0.03 sec)

3. COMPACT

在MySQL5.1版本中，默认设置为Compact行格式。一条完整的记录其实可以被分为记录的额外信息和记录的真实数据两大部分。

3.1 变长字段长度列表

MySQL支持一些变长的数据类型，比如VARCHAR(M)、VARBINARY(M)、TEXT类型，BLOB类型，这些数据类型修饰列称为变长字段，变长字段中存储多少字节的数据不是固定的，所以我们在存储真实数据的时候需要顺便把这些数据占用的字节数也存起来。在Compact行格式中，把所有变长字段的真实数据占用的字节长度都存放在记录的开头部,从而形成一个变长字段长度列表。

注意：这里面存储的变长长度和字段顺序是反过来的。比如两个varchar字段在表结构的顺序是ā(10)，b(15)。那么在变长字段长度列表中存储的长度顺序就是15,10，是反过来的。

以record_test table表中的第一条记录举例：因为record_test_table表的coli、col2、col4列都是VARCHAR(8)类型的，所以这三个列的值的长度都需要保存在记录开头处，注意record test table表中的各个列都使用的是ascii字符集（每个字符只需要1个字节来进行编码)

又因为这些长度值需要按照列的逆序存放，所以最后变长字段长度列表的字节串用十六进
制表示的效果就是（各个字节之间实际上没有空格，用空格隔开只是方便理解）：
06 04 08
把这个字节串组成的变长字段长度列表填入上边的示意图中的效果就是：

3.2 NULL值列表

Compact行格式会把可以为NULL的列统一管理起来，存在一个标记为NULL值列表中。如果表中没有允许存储NULL的列，则NU儿L值列表也不存在了。

为什么定义NULL值列表？

之所以要存储NULL是因为数据都是需要对齐的，如果没有标注出来NULL值的位置，就有可能在查询数据的时候出现混乱。如果使用一个特定的符号放到相应的数据位表示空置的话，虽然能达到效果，但是这样很浪费空间，所以直接就在行数据得头部开辟出一块空间专门用来记录该行数据哪些是非空数据，哪些是空数据，格式如下：

• 上进制位的值为1时，代表该列的值为NULL
• 二进制位的值为0时，代表该列的值不为NULLL

例如：字段a、b、c,其中a是主键，在某一行中存储的数依次是a=1、b=null、c=2那么Compact行格式中的NULL值列表中存储：01。第一个0表示c不为nul,第二个1表示b是nuI。这里之所以没有a是因为数据库会自动跳过主键，因为主键肯定是非NULL且唯一的，在NULL值列表的数据中就会自动跳过主键。
record_test table的两条记录的NULL值列表就如下：

• 第一条记录：
  
• 第二条记录：
  

3.3 记录头信息

3.3.1 delete_mask(是否被删除)

这个属性标记是否被删除，占用1个二进制位。
● 值为0：表示记录没有被删除
● 值为1：表示记录被删除掉了
被删除为什么还在页中呢？
其实，他只是被标记为删除状态，而没有真正的从磁盘上删除，因为如果物理删除，会让其他记录重新排列，导致消耗性能。所以，只是打了个删除标记。让这些标记记录放在一个垃圾链表，如果有新数据，则覆盖这些垃圾连表里的空间。

3.3.2 min_rec_mask(目录项（目录页）或者称叶子节点中的最小记录)

B+树每层非叶子节点中的最小值都会添加挂标记，值为1。

3.3.3

记录类型record_type
0：表示普通记录
1：表示B+树非叶子节点记录（目录页）
2：表示最小记录
3：表示最大记录

3.3.4

heap_no
表示当前记录在本页的位置。
从图中可以看出来，我们插入的4条记录在本页中的位置分别是：2、3、4、5。

怎么不见heap_no值为0和1的记录呢？
MySQL会自动给每个页里加了两个记录，由于这两个记录并不是我们自己插入的，所以有时候也称为伪记录或者虚拟记录。
这两个伪记录一个代表最小记录，一个代表最大记录
最小记录和最大记录的neap_no值分别是0和1，也就是说它们的位置最靠前。

3.3.5 n_owned

页目录中每个组中最后一条记录的头信息中会存储该组一共有多少条记录，作为n_owned字段。

3.3.6 next_record

指向下一条记录，记录的是下一条数据的地址偏移量。

3.4 记录的真实数据

记录的真实数据除了我们自己定义的列的数据以外，还会有三个隐藏列：

实际上这几个列的真正名称其实是：DB ROW ID、DB TRX ID、DB ROLL PTR。

1. 一个表没有手动定义主键，则会选取一个Unique键作为主键，如果连Unique键都没有定义的话，则会为表默认添加一个名为row_id的隐藏列作为主键。所以row_id是在没有自定义主键以及Unique键的情况下才会存在的。
2. 事务ID和回滚指针在后面的《第14章_MySQL事务日志》章节中讲解。

例子：

• 打开文件：
• 在Windows操作系统下，可以选择通过程序UltraEdit:打开表空间文件mytest.ibd这个二进制文件。内容如下：
  
• 02 01 /变长字段长度列表，逆序/

4. Dynamic和Compressed行格式

4.1 行溢出

InnoDB存储引擎可以将一条记录中的某些数据存储在真正的数据页面之外。

很多DBA喜欢MySQL数据库提供的VARCHAR(M)类型，认为可以存放65535字节。这是真的吗？如果我们使用asci字符集的话，一个字符就代表一个字节，我们看看VARCHAR(65535)是否可用。

CREATE TABLE varchar_size_demo(
c VARCHAR(65535)
CHARSET=ascii ROW_FORMAT=Compact;

结果如下：
ERROR 1118 (42000):Row size too large.The maximum row size for the used table
type,not counting BLOBs,is 65535.This includes storage overhead,check the manual.
You have to change some columns to TEXT or BLOBs

报错信息表达的意思是：MySQL对一条记录占用的最大存储空间是有限制的，除BLOB或者TEXT类型的列之外，其他所有的列（不包括隐藏列和记录头信息）占用的字节长度加起来不能超过65535个字节。

这个65535个字节除了列本身的数据之外，还包括一些其他的数据，以Compact行格式为例，比如说我们为了存储一个VARCHAR(M)类型的列，除了真实数据占有空间以外，还需要记录的额外信息。如果该VARCHAR类型的列没有NOT NULL属性，那最多只能存储65532个字节的数据。

#如果有not null属性，那么就不需要NULL值标识，也就可以多存储一个字节，即65533个字节
CREATE TABLE varchar_size_demo(
VARCHAR(65533)not null
) CHARSET=ascii ROW_FORMAT=Compact;

通过上面的案例，我们可以知道一个页的大小一般是16KB,也就是16384字节，而一个VARCHAR(M)类型的列就最多可以存储65533个字节，这样就可能出现一个页存放不了条记录，这种现象称为行溢出。

在Compact和Reduntant行格式中，对于占用存储空间非常大的列，在记录的真实数据处只会存储该列的一部分数据，把剩余的数据分散存储在几个其他的页中进行分页存储，然后记录的真实数据处用20个字节存储指向这些页的地址（当然这20个字节中还包括这些分散在其他页面中的数据的占用的字节数)，从而可以找到剩余数据所在的页。

这称为页的扩展，举例如下：

4.2 Dynamic和Compressed行格式

在MySQL8.0中，默认行格式就是Dynamic,Dynamic、Compressed行格式和Compact行格式挺像，只不过在处理行溢出数据时有分歧：
● Compressed和Dynamici两种记录格式对于存放在BLOB中的数据采用了完全的行溢出的方式。如图，在数据页中只存放20个字节的指针（溢出页的地址），实际的数据都存放在Off Page(溢出页)中。
● Compact和Redundanti两种格式会在记录的真实数据处存储一部分数据（存放768个前缀字节)。

Compressed行记录格式的另一个功能就是，存储在其中的行数据会以zib的算法进行压缩，因此对于BLOB、TEXT、VARCHAR这类大长度类型的数据能够进行非常有效的存储。

5.Redundant行格式

Redundant,是MySQL5.0版本之前InnoDB的行记录存储方式，MySQL5.0支持Redundant是为了兼容之前版本的页格式。